JPH05133780A - 流量センサ - Google Patents
流量センサInfo
- Publication number
- JPH05133780A JPH05133780A JP3224388A JP22438891A JPH05133780A JP H05133780 A JPH05133780 A JP H05133780A JP 3224388 A JP3224388 A JP 3224388A JP 22438891 A JP22438891 A JP 22438891A JP H05133780 A JPH05133780 A JP H05133780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistance thermometer
- flow sensor
- sensor
- flow
- sensor according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
- G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
- G01F1/684—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow
- G01F1/6847—Structural arrangements; Mounting of elements, e.g. in relation to fluid flow where sensing or heating elements are not disturbing the fluid flow, e.g. elements mounted outside the flow duct
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
- G01F5/00—Measuring a proportion of the volume flow
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/36—Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Volume Flow (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 流体を細管に流したときの温度分布の変化を
検出してその流量を求める流量センサにおいて、抵抗温
度計の電気出力をブリッジ回路に容易に接続でき、外部
からの熱や電磁波の影響を受けず、自然対流による信号
誤りも生じないようにする。 【構成】 抵抗温度計２４、２６が巻かれる細管２２の
少なくとも表面を熱拡散性の材料により形成し、抵抗温
度計２４、２６を構成するワイヤの終端部を細管２２に
巻付けてコネクタ・パッド３２とする。ワイヤの少なく
ともコネクタ・パッド３２の部分についてはその表面に
絶縁を設けず、細管２２との間は絶縁しておく。このコ
ネクタ・パッド３２にブリッジ回路からの接続線３０を
接続する。細管２２の周囲には、内側ハウジング３４お
よび外側ハウジング３８を設ける。
検出してその流量を求める流量センサにおいて、抵抗温
度計の電気出力をブリッジ回路に容易に接続でき、外部
からの熱や電磁波の影響を受けず、自然対流による信号
誤りも生じないようにする。 【構成】 抵抗温度計２４、２６が巻かれる細管２２の
少なくとも表面を熱拡散性の材料により形成し、抵抗温
度計２４、２６を構成するワイヤの終端部を細管２２に
巻付けてコネクタ・パッド３２とする。ワイヤの少なく
ともコネクタ・パッド３２の部分についてはその表面に
絶縁を設けず、細管２２との間は絶縁しておく。このコ
ネクタ・パッド３２にブリッジ回路からの接続線３０を
接続する。細管２２の周囲には、内側ハウジング３４お
よび外側ハウジング３８を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガスなどの流体の流れを
測定し制御する装置に関する。
測定し制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】気体の流れを測定し制御することは、多
くの工業分野で重要なことである。例えば半導体の製造
中には、多くのプロセスで、注意深く制御された状況の
下で二以上の気体を正確に反応させることが要求され
る。化学反応は分子レベルで発生するので、流量制御は
反応物質を調節するための最も直接的な方法である。
くの工業分野で重要なことである。例えば半導体の製造
中には、多くのプロセスで、注意深く制御された状況の
下で二以上の気体を正確に反応させることが要求され
る。化学反応は分子レベルで発生するので、流量制御は
反応物質を調節するための最も直接的な方法である。
【０００３】このような要請があるため、従来から、５
ｓｃｃ／ｍｉｎ（標準状態の気体で毎分５ｃｍ3 ）以下
から５００，０００ｓｃｃ／ｍｉｎ以上までの気体質量
流量を測定できる種々の流量計が開発されてきた。この
ような流量計のうち広く用いられているものでは、気体
の流れを二以上の経路に分岐することが必要となってい
る。すなわち、流れの一部を細管に通し、この細管を流
れる質量流量を測定する。流れの大部分については、細
管と平行に配置されたバイパス流路に流す。本明細書で
は、流れの一部を分岐して流量を測定するアセンブリを
「流量センサ」、この流量センサを含む装置全体、すな
わち流量を測定する装置だけでなくバルブなどの流量を
制御する部品を含むものを「流量計」という。
ｓｃｃ／ｍｉｎ（標準状態の気体で毎分５ｃｍ3 ）以下
から５００，０００ｓｃｃ／ｍｉｎ以上までの気体質量
流量を測定できる種々の流量計が開発されてきた。この
ような流量計のうち広く用いられているものでは、気体
の流れを二以上の経路に分岐することが必要となってい
る。すなわち、流れの一部を細管に通し、この細管を流
れる質量流量を測定する。流れの大部分については、細
管と平行に配置されたバイパス流路に流す。本明細書で
は、流れの一部を分岐して流量を測定するアセンブリを
「流量センサ」、この流量センサを含む装置全体、すな
わち流量を測定する装置だけでなくバルブなどの流量を
制御する部品を含むものを「流量計」という。
【０００４】流量センサには、細管の外側に、二つの抵
抗温度計が設けられる。細管はその内径が約０．０１な
いし０．０５インチしかない。抵抗温度計としては、一
般に直径約０．０００６インチのセンサ用絶縁ワイヤを
用い、それを細管の外側に多層に巻いてコイル状にして
使用する。電磁波により誘起される雑音を防止するた
め、上流のセンサ用コイルと下流のセンサ用コイルとは
逆回転で巻かれる。
抗温度計が設けられる。細管はその内径が約０．０１な
いし０．０５インチしかない。抵抗温度計としては、一
般に直径約０．０００６インチのセンサ用絶縁ワイヤを
用い、それを細管の外側に多層に巻いてコイル状にして
使用する。電磁波により誘起される雑音を防止するた
め、上流のセンサ用コイルと下流のセンサ用コイルとは
逆回転で巻かれる。
【０００５】抵抗温度計はブリッジ回路の二つの辺とし
て接続され、ブリッジ回路の他の二つの辺は固定抵抗と
なっている。細管および抵抗温度計を含む流量センサは
注意深く設計製造されなければならず、二つの抵抗温度
計の電気特性および熱特性は可能な限り同等にしなけれ
ばならない。
て接続され、ブリッジ回路の他の二つの辺は固定抵抗と
なっている。細管および抵抗温度計を含む流量センサは
注意深く設計製造されなければならず、二つの抵抗温度
計の電気特性および熱特性は可能な限り同等にしなけれ
ばならない。
【０００６】電圧がブリッジ回路に印加されると、電流
が抵抗温度計を通過してその抵抗温度計が発熱する。二
つの抵抗温度計の電気特性および熱特性がほぼ等しいの
で、細管を気体が流れていない限り、それぞれの抵抗温
度計の温度が同じ量だけ増加して、それぞれの電気抵抗
が同じ量だけ増加する。気体が流れると、上流のセンサ
・ワイヤがその気体の熱伝導により冷やされ、下流のセ
ンサ・ワイヤは少しだけ熱せられるか、または冷やされ
る。このとき、上流の抵抗温度計の平均温度は下流の抵
抗温度計の温度と異なり、ブリッジ回路はこれらの抵抗
の差により不平衡となる。
が抵抗温度計を通過してその抵抗温度計が発熱する。二
つの抵抗温度計の電気特性および熱特性がほぼ等しいの
で、細管を気体が流れていない限り、それぞれの抵抗温
度計の温度が同じ量だけ増加して、それぞれの電気抵抗
が同じ量だけ増加する。気体が流れると、上流のセンサ
・ワイヤがその気体の熱伝導により冷やされ、下流のセ
ンサ・ワイヤは少しだけ熱せられるか、または冷やされ
る。このとき、上流の抵抗温度計の平均温度は下流の抵
抗温度計の温度と異なり、ブリッジ回路はこれらの抵抗
の差により不平衡となる。
【０００７】流量計が外部の影響を受けない限り、抵抗
温度計の間の温度差は気体の質量流量とその比熱のみに
よって生じる。したがって、比熱が既知であれば、質量
流量を直接に測定できる。
温度計の間の温度差は気体の質量流量とその比熱のみに
よって生じる。したがって、比熱が既知であれば、質量
流量を直接に測定できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】流量の測定および制御
にとって、応答速度は重要な問題である。現在用いられ
ている流量センサでは、気体の流速が変化してから定常
状態の２パーセント以内になるまでの応答時間が、約１
ないし８秒である。電子信号による調整を用いれば流量
計をより高速に動作させることもできるが、結局は流量
センサにより速度が制限されてしまう。
にとって、応答速度は重要な問題である。現在用いられ
ている流量センサでは、気体の流速が変化してから定常
状態の２パーセント以内になるまでの応答時間が、約１
ないし８秒である。電子信号による調整を用いれば流量
計をより高速に動作させることもできるが、結局は流量
センサにより速度が制限されてしまう。
【０００９】流量測定および制御における他の重要な問
題は、その線型性である。線型に気体を流すシステム
は、自動プロセス制御装置との相互接続が非常に容易で
ある。市販の流量センサには、理想的な直線応答からほ
ぼ３ないし５パーセントで非線型効果が生じる。
題は、その線型性である。線型に気体を流すシステム
は、自動プロセス制御装置との相互接続が非常に容易で
ある。市販の流量センサには、理想的な直線応答からほ
ぼ３ないし５パーセントで非線型効果が生じる。
【００１０】流量センサで障害が発生しやすい場所は、
電気的に接続してブリッジ回路を構成するために、非常
に微細なセンサ・ワイヤをはるかに太いワイヤに接続す
る部分である。この問題が複雑なのは、応答を遅くする
ことなく、かつ流量センサの電気出力が減らないように
しながら、それでいて太いワイヤや接続部品などの熱質
量をセンサに接続しなければならないことである。この
接続部分は、現在の流量計では種々の方法により取り扱
われている。しかし、どのような方法でも、二つの抵抗
温度計の間に不平衡が生じたり、流量センサの応答を遅
らすような熱質量を付加してしまう問題がある。
電気的に接続してブリッジ回路を構成するために、非常
に微細なセンサ・ワイヤをはるかに太いワイヤに接続す
る部分である。この問題が複雑なのは、応答を遅くする
ことなく、かつ流量センサの電気出力が減らないように
しながら、それでいて太いワイヤや接続部品などの熱質
量をセンサに接続しなければならないことである。この
接続部分は、現在の流量計では種々の方法により取り扱
われている。しかし、どのような方法でも、二つの抵抗
温度計の間に不平衡が生じたり、流量センサの応答を遅
らすような熱質量を付加してしまう問題がある。
【００１１】従来の流量センサはまた、一方のセンサが
他方より高くなるように傾くと、自然対流により姿勢感
度の問題が生じる。対流は、細管近傍の温かい気体が浮
力によって上昇することにより生じる。流量センサが水
平のときには、そのような温かい流れは細管に対して直
角に上昇し、細管に沿って伝わることはない。しかし、
流量センサが傾斜していると、温かい流れが細管に対し
て軸方向の成分をもち、上昇する温かい気体が低位置の
抵抗温度計から高位置の抵抗温度計に熱を伝達する。こ
の熱伝達は二つの温度計の温度差に影響し、細管を通過
する流れの表示値に誤りを生じる。
他方より高くなるように傾くと、自然対流により姿勢感
度の問題が生じる。対流は、細管近傍の温かい気体が浮
力によって上昇することにより生じる。流量センサが水
平のときには、そのような温かい流れは細管に対して直
角に上昇し、細管に沿って伝わることはない。しかし、
流量センサが傾斜していると、温かい流れが細管に対し
て軸方向の成分をもち、上昇する温かい気体が低位置の
抵抗温度計から高位置の抵抗温度計に熱を伝達する。こ
の熱伝達は二つの温度計の温度差に影響し、細管を通過
する流れの表示値に誤りを生じる。
【００１２】従来の流量計では、抵抗温度計を低熱容量
の発泡材料で包むことにより、細管の外側での自然対流
を防止しようとしていた。しかし、抵抗温度計に接触す
る発泡材料を付加すると、抵抗温度計と周囲環境との間
の熱抵抗が小さくなる。この結果、流量センサの動作温
度と出力信号とが制限される。さらに、熱膨張または収
縮、化学的変化または内部効果により、発泡材料の熱抵
抗が時間的に変化する。これらの変化は、出力の長時間
ドリフトを引き起こす。さらに、発泡材料により細管に
隣接した熱容量が増加する。この熱容量の増加は、異な
る質量流速による内部熱変化に対する流量センサの応答
速度を遅らす。
の発泡材料で包むことにより、細管の外側での自然対流
を防止しようとしていた。しかし、抵抗温度計に接触す
る発泡材料を付加すると、抵抗温度計と周囲環境との間
の熱抵抗が小さくなる。この結果、流量センサの動作温
度と出力信号とが制限される。さらに、熱膨張または収
縮、化学的変化または内部効果により、発泡材料の熱抵
抗が時間的に変化する。これらの変化は、出力の長時間
ドリフトを引き起こす。さらに、発泡材料により細管に
隣接した熱容量が増加する。この熱容量の増加は、異な
る質量流速による内部熱変化に対する流量センサの応答
速度を遅らす。
【００１３】流量計の姿勢感度を最小にする他の試みと
して、抵抗温度計の近くに、この抵抗温度計との間に空
間を設けて、比較的高い熱伝導性をもつ金属などの材料
でできたハウジングを配置することが知られている。し
かし、ハウジングを用いても、自然対流によって生じる
問題を完全に解決できるわけではない。
して、抵抗温度計の近くに、この抵抗温度計との間に空
間を設けて、比較的高い熱伝導性をもつ金属などの材料
でできたハウジングを配置することが知られている。し
かし、ハウジングを用いても、自然対流によって生じる
問題を完全に解決できるわけではない。
【００１４】さらに、細管および抵抗温度計には、電磁
波によりかなりの強さの電流が生じる。これらの構成要
素がそのような電磁波に反応し、ブリッジ回路に気体の
流れとは関係のない電圧を生成する変換器として動作す
ると問題が生じる。
波によりかなりの強さの電流が生じる。これらの構成要
素がそのような電磁波に反応し、ブリッジ回路に気体の
流れとは関係のない電圧を生成する変換器として動作す
ると問題が生じる。
【００１５】本発明は、以上の課題を解決し、ブリッジ
回路との接続が容易で、外部からの熱および電磁波の影
響を受けず、自由対流による信号誤りも生じにくい構造
の流量センサを提供することを目的とする。
回路との接続が容易で、外部からの熱および電磁波の影
響を受けず、自由対流による信号誤りも生じにくい構造
の流量センサを提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の流量センサは、
細管内を流れる流体によって生じる温度分布によりその
細管内の流量を求める流量センサにおいて、細管には熱
拡散性のセンサ領域が設けられ、このセンサ領域に熱的
に接して設けられた第一の抵抗温度計と、この第一の抵
抗温度計から離れた位置にセンサ領域に熱的に接して設
けられた第二の抵抗温度計とを備え、第一の抵抗温度計
と第二の抵抗温度計とにはそれぞれ、その終端部を電気
ブリッジ回路に接続する手段を含むことを特徴とする。
細管内を流れる流体によって生じる温度分布によりその
細管内の流量を求める流量センサにおいて、細管には熱
拡散性のセンサ領域が設けられ、このセンサ領域に熱的
に接して設けられた第一の抵抗温度計と、この第一の抵
抗温度計から離れた位置にセンサ領域に熱的に接して設
けられた第二の抵抗温度計とを備え、第一の抵抗温度計
と第二の抵抗温度計とにはそれぞれ、その終端部を電気
ブリッジ回路に接続する手段を含むことを特徴とする。
【００１７】第一の抵抗温度計と第二の抵抗温度計とは
それぞれ、センサ領域の外側表面にワイヤを巻くことに
より形成され、そのワイヤの終端部が電気ブリッジ回路
に接続される。
それぞれ、センサ領域の外側表面にワイヤを巻くことに
より形成され、そのワイヤの終端部が電気ブリッジ回路
に接続される。
【００１８】センサ領域には、その外側表面に電気的絶
縁被膜を設けることができる。このような場合には、抵
抗温度計は細い非絶縁ワイヤをセンサ領域の外側表面に
一層巻きにすることにより形成される。
縁被膜を設けることができる。このような場合には、抵
抗温度計は細い非絶縁ワイヤをセンサ領域の外側表面に
一層巻きにすることにより形成される。
【００１９】また、絶縁されていないワイヤを細管に十
分に小さい間隔で十分な長さに巻いて形成された接続パ
ッドに、第一の抵抗温度計と第二の抵抗温度計とのそれ
ぞれの終端部をハンダ付けしてもよい。
分に小さい間隔で十分な長さに巻いて形成された接続パ
ッドに、第一の抵抗温度計と第二の抵抗温度計とのそれ
ぞれの終端部をハンダ付けしてもよい。
【００２０】さらに、センサ領域から半径方向に間隔を
あけた近傍に、導電性のある熱拡散性材料で形成され、
センサ領域の終端部近傍で細管に電気的に接続された内
側ハウジングと、この内側ハウジングから半径方向に間
隔をあけた近傍に、導電性のある熱拡散性材料で形成さ
れた外側ハウジングと、ブリッジ回路に電気的に接続さ
れ、内側ハウジングおよび外側ハウジングを接地し、こ
の外側ハウジングが取り付けられるプリント回路板とを
さらに備えることができる。
あけた近傍に、導電性のある熱拡散性材料で形成され、
センサ領域の終端部近傍で細管に電気的に接続された内
側ハウジングと、この内側ハウジングから半径方向に間
隔をあけた近傍に、導電性のある熱拡散性材料で形成さ
れた外側ハウジングと、ブリッジ回路に電気的に接続さ
れ、内側ハウジングおよび外側ハウジングを接地し、こ
の外側ハウジングが取り付けられるプリント回路板とを
さらに備えることができる。
【００２１】
【作用】抵抗温度計の終端部を小さい質量で確実にブリ
ッジ回路に接続する。これにより、応答速度を低下させ
ることがなく、しかも電気出力を十分に得ることができ
る。
ッジ回路に接続する。これにより、応答速度を低下させ
ることがなく、しかも電気出力を十分に得ることができ
る。
【００２２】また、流量センサの細管をその細管に近接
したハウジンクで包むことにより、ハウジング内の対流
を防止して姿勢感度の問題を解決し、しかも直接には接
していないので熱容量の問題を生じない。ハウジングを
二重構成にすると、さらに問題が改善される。しかも、
ハウジングにより電磁波を遮蔽できる。
したハウジンクで包むことにより、ハウジング内の対流
を防止して姿勢感度の問題を解決し、しかも直接には接
していないので熱容量の問題を生じない。ハウジングを
二重構成にすると、さらに問題が改善される。しかも、
ハウジングにより電磁波を遮蔽できる。
【００２３】
【実施例】図１は流量計の測定部を通過する流体の流れ
を示す図である。流路Ａ、Ｂは、流量計を通過して流入
口Ｐ1 から流出口Ｐ2 に流れる経路を構成する。流路Ａ
は流量計の流量センサを通過する流れ、すなわち所望の
流速で層流が得られるように十分に長い細管を通過する
流れを示す。流路Ｂはパイパス流路を通過する流れ、す
わなち層流が得られるように構成され配分された素子を
通過する流れを表す。このようなバイパス流路を得るた
めの方法については当業者にとって公知であり、これ以
上は説明しないが、便利なバイパス流路を備えた流量計
については米国特許第４，５２４，６１６に開示されて
いる。
を示す図である。流路Ａ、Ｂは、流量計を通過して流入
口Ｐ1 から流出口Ｐ2 に流れる経路を構成する。流路Ａ
は流量計の流量センサを通過する流れ、すなわち所望の
流速で層流が得られるように十分に長い細管を通過する
流れを示す。流路Ｂはパイパス流路を通過する流れ、す
わなち層流が得られるように構成され配分された素子を
通過する流れを表す。このようなバイパス流路を得るた
めの方法については当業者にとって公知であり、これ以
上は説明しないが、便利なバイパス流路を備えた流量計
については米国特許第４，５２４，６１６に開示されて
いる。
【００２４】図２は本発明実施例の流量センサを用いた
質量流量計の部分断面図である。この質量流量計１０は
長いハウジング１２を備え、このハウジング１２には流
体流入口１４、流体流出口１６およびこれらの間の流体
通過路を備える。流体通過路は、バイパス流路１９と、
これに平行に接続され流体の流速を測定する流量センサ
２０とを備える。
質量流量計の部分断面図である。この質量流量計１０は
長いハウジング１２を備え、このハウジング１２には流
体流入口１４、流体流出口１６およびこれらの間の流体
通過路を備える。流体通過路は、バイパス流路１９と、
これに平行に接続され流体の流速を測定する流量センサ
２０とを備える。
【００２５】図３は図２に示した流量計の一部を拡大し
て示す図であり、流量センサ２０の一部を示す。流量セ
ンサ２０は軸方向の流路を形成する細管２２を備える。
細管２２には、下流の抵抗温度計２６と離れて配置され
た上流の抵抗温度計２４により定義される熱拡散性のセ
ンサ領域が設けられる。上流の抵抗温度計２４と下流の
抵抗温度計２６とは、絶縁されていない細いセンサ・ワ
イヤを細管２２に一層巻きにして形成される。
て示す図であり、流量センサ２０の一部を示す。流量セ
ンサ２０は軸方向の流路を形成する細管２２を備える。
細管２２には、下流の抵抗温度計２６と離れて配置され
た上流の抵抗温度計２４により定義される熱拡散性のセ
ンサ領域が設けられる。上流の抵抗温度計２４と下流の
抵抗温度計２６とは、絶縁されていない細いセンサ・ワ
イヤを細管２２に一層巻きにして形成される。
【００２６】抵抗温度計２４、２６の間の熱伝達ができ
るだけ速く、抵抗温度計２４、２６と気体との間の熱伝
達ができるだけ制限されず、上流および下流のそれぞれ
の抵抗温度計２４、２６の長さができるだけ短く、二つ
の抵抗温度計２４、２６が互いにできるだけ近いとき
に、最も速い応答が得られる。さらに、測定を電子信号
調整する場合には、抵抗温度計２４、２６のそれぞれの
抵抗値を３００ないし５００Ωという妥当な値にするこ
とができる。
るだけ速く、抵抗温度計２４、２６と気体との間の熱伝
達ができるだけ制限されず、上流および下流のそれぞれ
の抵抗温度計２４、２６の長さができるだけ短く、二つ
の抵抗温度計２４、２６が互いにできるだけ近いとき
に、最も速い応答が得られる。さらに、測定を電子信号
調整する場合には、抵抗温度計２４、２６のそれぞれの
抵抗値を３００ないし５００Ωという妥当な値にするこ
とができる。
【００２７】細管２２は非常に細長く、例えば内径０．
２５ｍｍ、長さ約１００ｍｍである。質量流量計１０を
半導体に関係のない用途で使用する場合には、細管２２
を全体的に熱拡散性材料で構成する。本明細書において
熱拡散性材料とは、熱拡散率（熱伝導率を密度および比
熱で割った値）が５×１０-5ｍ2 ／ｓｅｃ以上のものを
いう。例えば熱拡散率が約１×１０-4ｍ2 ／ｓｅｃの金
は熱拡散性材料であり、熱拡散率が約４×１０-16 ｍ2
／ｓｅｃのステンレス鋼は熱拡散性材料ではない。
２５ｍｍ、長さ約１００ｍｍである。質量流量計１０を
半導体に関係のない用途で使用する場合には、細管２２
を全体的に熱拡散性材料で構成する。本明細書において
熱拡散性材料とは、熱拡散率（熱伝導率を密度および比
熱で割った値）が５×１０-5ｍ2 ／ｓｅｃ以上のものを
いう。例えば熱拡散率が約１×１０-4ｍ2 ／ｓｅｃの金
は熱拡散性材料であり、熱拡散率が約４×１０-16 ｍ2
／ｓｅｃのステンレス鋼は熱拡散性材料ではない。
【００２８】流量計を半導体関係の用途に使用する場合
には、細管２２の全体を熱拡散性材料で製造することは
実用的ではない。銅や金などの熱拡散性材料は処理気体
と反応し、細管の内側からの蒸発によって生じる程度に
少量ではあるが、シリコン半導体を「汚染」する。この
ような応用では、非反応性の細管の外側表面を熱拡散性
材料で被覆する。細管２２を形成するために、どのよう
な非反応性材料を用いてもよい。望ましい材料として
は、３１６または３１６Ｌステンレス鋼やモネルメタル
がある。
には、細管２２の全体を熱拡散性材料で製造することは
実用的ではない。銅や金などの熱拡散性材料は処理気体
と反応し、細管の内側からの蒸発によって生じる程度に
少量ではあるが、シリコン半導体を「汚染」する。この
ような応用では、非反応性の細管の外側表面を熱拡散性
材料で被覆する。細管２２を形成するために、どのよう
な非反応性材料を用いてもよい。望ましい材料として
は、３１６または３１６Ｌステンレス鋼やモネルメタル
がある。
【００２９】細管２２のセンサ領域の外側表面は、熱拡
散性材料２７で被覆される。この材料としては、実際に
手に入れることのできる限り高い熱拡散性をもつものを
使用する。望ましくは、熱拡散率が１×１０-4ｍ2 ／ｓ
ｅｃないし２×１０-4ｍ2 ／ｓｅｃの材料を使用する。
このような材料としては、銅、金、白金、アルミニウム
などがある。耐腐食性および長時間安定性の点で金が最
も望ましい。
散性材料２７で被覆される。この材料としては、実際に
手に入れることのできる限り高い熱拡散性をもつものを
使用する。望ましくは、熱拡散率が１×１０-4ｍ2 ／ｓ
ｅｃないし２×１０-4ｍ2 ／ｓｅｃの材料を使用する。
このような材料としては、銅、金、白金、アルミニウム
などがある。耐腐食性および長時間安定性の点で金が最
も望ましい。
【００３０】熱拡散性のセンサ領域は、抵抗温度計２
４、２６の間の熱伝達速度を速め、気体の流速が変化し
たときの流量センサ２０の応答速度を速める。
４、２６の間の熱伝達速度を速め、気体の流速が変化し
たときの流量センサ２０の応答速度を速める。
【００３１】特定の流速における通常の動作では、上流
と下流との抵抗温度計２４、２６の間で温度差がある。
流速が変化した場合に、どのように素早く新しい流量値
を得るかについては、二つの抵抗温度計２４、２６の間
の温度差が新しい平衡値に安定するまでの時間によって
決定される。例えば、流量センサ２０が１００％の流れ
で動作しており、１０％の流れの変化が生じたとする
と、本当の流量値を読み取れるようになるまでには、下
流の抵抗温度計２６から上流の抵抗温度計２４に熱が伝
達して新しい平衡状態が確立されなければならない。こ
の熱のほとんどは、細管２２を経由して伝達される。細
管２２のセンサ領域の外側表面を銅、金または他の熱拡
散性材料で被覆しておくことにより、この熱伝達に要す
る時間が非常に削減される。
と下流との抵抗温度計２４、２６の間で温度差がある。
流速が変化した場合に、どのように素早く新しい流量値
を得るかについては、二つの抵抗温度計２４、２６の間
の温度差が新しい平衡値に安定するまでの時間によって
決定される。例えば、流量センサ２０が１００％の流れ
で動作しており、１０％の流れの変化が生じたとする
と、本当の流量値を読み取れるようになるまでには、下
流の抵抗温度計２６から上流の抵抗温度計２４に熱が伝
達して新しい平衡状態が確立されなければならない。こ
の熱のほとんどは、細管２２を経由して伝達される。細
管２２のセンサ領域の外側表面を銅、金または他の熱拡
散性材料で被覆しておくことにより、この熱伝達に要す
る時間が非常に削減される。
【００３２】抵抗温度計２４、２６が絶縁されていない
センサ・ワイヤ製の場合には、熱拡散性のセンサ領域の
外側表面を電気的絶縁材料２８で被覆する。電気的絶縁
皮膜２８は、導電性のセンサ領域を介して個々のコイル
が互いに間接的に短絡することを防止する。個々のコイ
ルの直接的な短絡は、製造時にコイルの巻きのピッチを
それぞれのコイルの間に間隙が残るように制御し、空気
を絶縁体と利用する。
センサ・ワイヤ製の場合には、熱拡散性のセンサ領域の
外側表面を電気的絶縁材料２８で被覆する。電気的絶縁
皮膜２８は、導電性のセンサ領域を介して個々のコイル
が互いに間接的に短絡することを防止する。個々のコイ
ルの直接的な短絡は、製造時にコイルの巻きのピッチを
それぞれのコイルの間に間隙が残るように制御し、空気
を絶縁体と利用する。
【００３３】個々のコイルの短絡を防止するために、ど
のような材料を用いてもよい。望ましい絶縁材料として
は、デュポン社製パイラリン・ポリアミド皮膜(Pyralin
poliamide coating) ＃ＰＩ２５５６などのポリアミド
皮膜がよい。
のような材料を用いてもよい。望ましい絶縁材料として
は、デュポン社製パイラリン・ポリアミド皮膜(Pyralin
poliamide coating) ＃ＰＩ２５５６などのポリアミド
皮膜がよい。
【００３４】センサ・ワイヤの長さ、すなわち抵抗温度
計２４、２６を形成する巻きの長さが、使用するワイヤ
の直径に対して抵抗値を決定する。高抵抗センサ・ワイ
ヤを使用することは、抵抗温度計２４、２６を短くし、
信号調整を簡単化する。ワイヤの直径を減らすと抵抗が
増加するので、実用的な最も細いものが望ましい。典型
的には、センサ・ワイヤの直径は約０．０００３インチ
ないし０．０００５インチ、望ましくは０．０００４イ
ンチがよい。センサ・ワイヤのそれぞれの巻きは、両側
の一回転から約０．０００６インチ離す。
計２４、２６を形成する巻きの長さが、使用するワイヤ
の直径に対して抵抗値を決定する。高抵抗センサ・ワイ
ヤを使用することは、抵抗温度計２４、２６を短くし、
信号調整を簡単化する。ワイヤの直径を減らすと抵抗が
増加するので、実用的な最も細いものが望ましい。典型
的には、センサ・ワイヤの直径は約０．０００３インチ
ないし０．０００５インチ、望ましくは０．０００４イ
ンチがよい。センサ・ワイヤのそれぞれの巻きは、両側
の一回転から約０．０００６インチ離す。
【００３５】抵抗温度計２４、２６の長さおよびその相
互の間隔は、製造時の巻き間隔の変動により個々のコイ
ルの間で短絡が生じないようにどれだけワイヤの巻きを
近づけて巻くことができるか、電子的信号調整に実用的
に適合するように電気抵抗をどれだけ小さくできるかに
依存する。特定の流量計に使用する長さおよび間隔につ
いては、当業者であれば容易に決定できるであろう。典
型的には、抵抗温度計２４、２６は約０．０６０ないし
０．２００インチ、望ましくは約０．１５０インチの長
さで、約０．０１５ないし０．０６０インチ、望ましく
は０．０３０インチの間隔がよい。
互の間隔は、製造時の巻き間隔の変動により個々のコイ
ルの間で短絡が生じないようにどれだけワイヤの巻きを
近づけて巻くことができるか、電子的信号調整に実用的
に適合するように電気抵抗をどれだけ小さくできるかに
依存する。特定の流量計に使用する長さおよび間隔につ
いては、当業者であれば容易に決定できるであろう。典
型的には、抵抗温度計２４、２６は約０．０６０ないし
０．２００インチ、望ましくは約０．１５０インチの長
さで、約０．０１５ないし０．０６０インチ、望ましく
は０．０３０インチの間隔がよい。
【００３６】流量センサ２０の利点は、上流および下流
の抵抗温度計２４、２６の双方を同じ回転方向で巻くこ
とにより製造を簡単化できることである。回転の方向が
反転している場合には、反転点で何らかの方法によりワ
イヤを固定できるようにするため、製造が遅くなる。し
かし、必要な場合には、上流および下流の抵抗温度計２
４、２６を反対方向に巻いてもよい。
の抵抗温度計２４、２６の双方を同じ回転方向で巻くこ
とにより製造を簡単化できることである。回転の方向が
反転している場合には、反転点で何らかの方法によりワ
イヤを固定できるようにするため、製造が遅くなる。し
かし、必要な場合には、上流および下流の抵抗温度計２
４、２６を反対方向に巻いてもよい。
【００３７】抵抗温度計２４、２６はコネクタ・パッド
３２で成端ワイヤ３０に取り付けられる。非常に細く絶
縁されていないセンサ・ワイヤを使用することの別の利
点は、裸のワイヤは、あらかじめ絶縁されたワイヤから
絶縁膜を剥ぎ取る必要なしに、通常のハンダまたは導電
エポキシを用いて容易に成端ワイヤ３０に取り付けられ
ることである。成端ワイヤ３０は非常に細い銅線であ
り、その直径は０．００１ないし０．００５、望ましく
は０．００２インチである。
３２で成端ワイヤ３０に取り付けられる。非常に細く絶
縁されていないセンサ・ワイヤを使用することの別の利
点は、裸のワイヤは、あらかじめ絶縁されたワイヤから
絶縁膜を剥ぎ取る必要なしに、通常のハンダまたは導電
エポキシを用いて容易に成端ワイヤ３０に取り付けられ
ることである。成端ワイヤ３０は非常に細い銅線であ
り、その直径は０．００１ないし０．００５、望ましく
は０．００２インチである。
【００３８】コネクタ・パッド３２は、短い長さだけ、
絶縁されていないセンサ・ワイヤを非常に短い間隔で、
または接触させて細管２２に巻くことにより形成され
る。コネクタ・パッド３２と両側の抵抗温度計２４、２
６との軸方向の距離は、約０．００５ないし０．２０イ
ンチ、望ましくは０．０１５インチである。コネクタ・
パッド３２の長さは、典型的には約０．００４ないし
０．０１０インチ、望ましくは０．００６インチとす
る。
絶縁されていないセンサ・ワイヤを非常に短い間隔で、
または接触させて細管２２に巻くことにより形成され
る。コネクタ・パッド３２と両側の抵抗温度計２４、２
６との軸方向の距離は、約０．００５ないし０．２０イ
ンチ、望ましくは０．０１５インチである。コネクタ・
パッド３２の長さは、典型的には約０．００４ないし
０．０１０インチ、望ましくは０．００６インチとす
る。
【００３９】コネクタ・パッド３２は、成端ワイヤ３０
を取り付けるための理想的な表面を形成する。コネクタ
・パッド３２によりハンダまたは導電エポキシによる接
続が可能となるので、成端ワイヤ３０を比較的少ない材
料で取り付けることができる。これは、抵抗温度計の応
答を遅らせる熱容量が増えることによる従来の流量セン
サで生じた問題を解決できる。
を取り付けるための理想的な表面を形成する。コネクタ
・パッド３２によりハンダまたは導電エポキシによる接
続が可能となるので、成端ワイヤ３０を比較的少ない材
料で取り付けることができる。これは、抵抗温度計の応
答を遅らせる熱容量が増えることによる従来の流量セン
サで生じた問題を解決できる。
【００４０】直径が約０．０００６インチの絶縁された
センサ・ワイヤを多層に巻いた従来の抵抗温度計も利用
できる。正しく絶縁されたワイヤを用いる場合には、絶
縁皮膜２８は不要である。
センサ・ワイヤを多層に巻いた従来の抵抗温度計も利用
できる。正しく絶縁されたワイヤを用いる場合には、絶
縁皮膜２８は不要である。
【００４１】流量センサ２０は、二つの抵抗温度計２
４、２６の間に配置された独立のヒータ（図示せず）を
用いて作ることもできる。典型的には、ヒータは一定の
電力消費で動作し、二つの抵抗温度計２４、２６はシス
テムにその熱が影響することがないように非常に小さい
電力レベルで動作する。
４、２６の間に配置された独立のヒータ（図示せず）を
用いて作ることもできる。典型的には、ヒータは一定の
電力消費で動作し、二つの抵抗温度計２４、２６はシス
テムにその熱が影響することがないように非常に小さい
電力レベルで動作する。
【００４２】細管２２のセンサ領域から軸方向の近いと
ころに離れて、アルミニウム、銅、銀、金などの導電性
があり熱拡散性もある材料でできた内側ハウジング３４
が設けられる。細管２２と内側ハウジング３４との間隔
は約０．０２０ないし０．０８０インチ、望ましくは
０．０３５インチである。
ころに離れて、アルミニウム、銅、銀、金などの導電性
があり熱拡散性もある材料でできた内側ハウジング３４
が設けられる。細管２２と内側ハウジング３４との間隔
は約０．０２０ないし０．０８０インチ、望ましくは
０．０３５インチである。
【００４３】望ましい実施例では、内側ハウジング３４
は低質量である。内側ハウジング３４の質量を最小化す
るには、実際に製造でき組み立てのために操作できる限
り薄い材料で製造する。厚さは、典型的には０．００１
ないし０．０１０インチ、望ましくは０．００３インチ
である。
は低質量である。内側ハウジング３４の質量を最小化す
るには、実際に製造でき組み立てのために操作できる限
り薄い材料で製造する。厚さは、典型的には０．００１
ないし０．０１０インチ、望ましくは０．００３インチ
である。
【００４４】質量流量計１０の動作中は、流量計は加
熱、冷却、空気の流れ（風）などの外部からの熱の影響
を受ける。センサ領域が適当に遮蔽されていないと、そ
のような熱の影響により抵抗温度計２４、２６間の温度
平衡が崩れる。
熱、冷却、空気の流れ（風）などの外部からの熱の影響
を受ける。センサ領域が適当に遮蔽されていないと、そ
のような熱の影響により抵抗温度計２４、２６間の温度
平衡が崩れる。
【００４５】内側ハウジング３４が熱伝導体なので、セ
ンサ領域への外部からの熱の影響を実質的に除去でき
る。実質的に均一な温度が内側ハウジング３４の長さに
わたり維持されるので、内側ハウジングは結果として温
度差を生じることなく抵抗温度計２４、２６を均一に温
めたり冷やしたりする。
ンサ領域への外部からの熱の影響を実質的に除去でき
る。実質的に均一な温度が内側ハウジング３４の長さに
わたり維持されるので、内側ハウジングは結果として温
度差を生じることなく抵抗温度計２４、２６を均一に温
めたり冷やしたりする。
【００４６】ぴったり合った内側ハウジングはまた、セ
ンサ領域の外側の自然対流を減らすので、流量センサ２
０が傾斜して一方の抵抗温度計が他方より高くなったと
きに生じる姿勢感度の問題を改善できる。流量センサ２
０は、センサ領域と内側ハウジング３４との間の間隔が
非常に狭いので、自然対流を減らすことができる。
ンサ領域の外側の自然対流を減らすので、流量センサ２
０が傾斜して一方の抵抗温度計が他方より高くなったと
きに生じる姿勢感度の問題を改善できる。流量センサ２
０は、センサ領域と内側ハウジング３４との間の間隔が
非常に狭いので、自然対流を減らすことができる。
【００４７】図４は図２の線４−４に沿った断面を示
す。内側ハウジング３４の開口端は物理的に端部品３５
により封止される。それぞれの端部品３５には、細管２
２を通す開口が設けられている。端部品３５は導電性材
料でできており、開口の表面と細管２２の表面との間を
電気的に接続する。導電性端部品３５のそれぞれの基部
はプリント回路板３６に接地される。
す。内側ハウジング３４の開口端は物理的に端部品３５
により封止される。それぞれの端部品３５には、細管２
２を通す開口が設けられている。端部品３５は導電性材
料でできており、開口の表面と細管２２の表面との間を
電気的に接続する。導電性端部品３５のそれぞれの基部
はプリント回路板３６に接地される。
【００４８】内側ハウジング３４に導電性があるので、
この内側ハウジング３４は、電磁波または外部の放射源
により誘起される電流から抵抗温度計２４、２６を保護
する電気遮蔽として動作する。センサ領域の全長にわた
り電気的に遮蔽するため、細管２２はセンサ領域のそれ
ぞれの終端近傍で端部品３５を通過する。
この内側ハウジング３４は、電磁波または外部の放射源
により誘起される電流から抵抗温度計２４、２６を保護
する電気遮蔽として動作する。センサ領域の全長にわた
り電気的に遮蔽するため、細管２２はセンサ領域のそれ
ぞれの終端近傍で端部品３５を通過する。
【００４９】プリント回路板３６は流体センサの組み立
てを簡単化し容易にするためのものであり、壊れ易い部
分を外部から守ることもできる。プリント回路板３６
は、ブリッジ回路を完成するための回路と、端部品３５
を接地するための回路とを含む。実施形態によっては、
プリント回路板は抵抗温度計２４、２６の製造バラツキ
を補償するための付加抵抗を含むことができ、信号調整
を行うプリント回路板（図示せず）に接続するためのコ
ネクタを含むことができる。
てを簡単化し容易にするためのものであり、壊れ易い部
分を外部から守ることもできる。プリント回路板３６
は、ブリッジ回路を完成するための回路と、端部品３５
を接地するための回路とを含む。実施形態によっては、
プリント回路板は抵抗温度計２４、２６の製造バラツキ
を補償するための付加抵抗を含むことができ、信号調整
を行うプリント回路板（図示せず）に接続するためのコ
ネクタを含むことができる。
【００５０】プリント回路板３６は外側ハウジング３８
を支える。外側ハウジンク３８は、アルミニウム、銅、
銀、金などの導電性があり熱拡散性もある材料で製造さ
れ、内側ハウジング３４から少し半径方向に離れて配置
される。外側ハウジング３８と内側ハウジング３４との
間の間隔は約０．０２０ないし０．０８０インチ、望ま
しくは０．０３５インチである。外側ハウジング３４の
開口端もまた端部品３５により封止され、外側ハウジン
グ３８もまた、センサ領域の終端近傍で細管２２に電気
的に接続され、プリント回路板３６に接地される。
を支える。外側ハウジンク３８は、アルミニウム、銅、
銀、金などの導電性があり熱拡散性もある材料で製造さ
れ、内側ハウジング３４から少し半径方向に離れて配置
される。外側ハウジング３８と内側ハウジング３４との
間の間隔は約０．０２０ないし０．０８０インチ、望ま
しくは０．０３５インチである。外側ハウジング３４の
開口端もまた端部品３５により封止され、外側ハウジン
グ３８もまた、センサ領域の終端近傍で細管２２に電気
的に接続され、プリント回路板３６に接地される。
【００５１】内側ハウジング３４と外側ハウジング３８
とを組み合わせることにより、流量センサ２０が温まる
時間、すなわち瞬間的に電力を印加してから抵抗温度計
２４、２６が熱平衡に達するまでの時間が減少し、その
一方でセンサ領域に空気の流れに対する付加的な保護を
提供する。
とを組み合わせることにより、流量センサ２０が温まる
時間、すなわち瞬間的に電力を印加してから抵抗温度計
２４、２６が熱平衡に達するまでの時間が減少し、その
一方でセンサ領域に空気の流れに対する付加的な保護を
提供する。
【００５２】空気の流れからセンサ領域を隔離するため
だけを考えて内側ハウジング３３を重くすると、温まる
までの時間が長くなる。これに対して、内側ハウジング
３４から空気の層により分離された外側ハウジング３８
を組み合わせることにより、内側ハウジング３８がセン
サ領域を空気の流れおよび電磁干渉から有効に隔離し、
流量センサ２０が速やかに温まるようにできる。
だけを考えて内側ハウジング３３を重くすると、温まる
までの時間が長くなる。これに対して、内側ハウジング
３４から空気の層により分離された外側ハウジング３８
を組み合わせることにより、内側ハウジング３８がセン
サ領域を空気の流れおよび電磁干渉から有効に隔離し、
流量センサ２０が速やかに温まるようにできる。
【００５３】さらに内側ハウジング３４と外側ハウジン
グ３８との組み合わせにより、自然対流の問題を大幅に
削減する。単一ハウジングの外側の自然対流によって生
じる残留する望ましくない傾斜信号は、内側ハウジング
３４と外側ハウジング３８との間に形成される付加的境
界層により削減される。
グ３８との組み合わせにより、自然対流の問題を大幅に
削減する。単一ハウジングの外側の自然対流によって生
じる残留する望ましくない傾斜信号は、内側ハウジング
３４と外側ハウジング３８との間に形成される付加的境
界層により削減される。
【００５４】以上の説明では質量流量計で本発明を実施
した例について説明したが、体積流量計でも本発明を同
様に実施できる。
した例について説明したが、体積流量計でも本発明を同
様に実施できる。
【００５５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の流量セン
サでは、抵抗温度計の終端部を小さい質量で確実にブリ
ッジ回路に接続できる。したがって、応答速度を低下さ
せることがなく、しかも電気出力を十分に得ることがで
きる。
サでは、抵抗温度計の終端部を小さい質量で確実にブリ
ッジ回路に接続できる。したがって、応答速度を低下さ
せることがなく、しかも電気出力を十分に得ることがで
きる。
【００５６】また、流量センサの細管をその細管に近接
したハウジンクで包むことにより、ハウジング内の対流
を防止して姿勢感度の問題を解決し、しかも直接には接
していないので熱容量の問題を生じない。ハウジングを
二重構成にすると、さらに問題が改善される。しかも、
ハウジングにより電磁波を遮蔽できる。
したハウジンクで包むことにより、ハウジング内の対流
を防止して姿勢感度の問題を解決し、しかも直接には接
していないので熱容量の問題を生じない。ハウジングを
二重構成にすると、さらに問題が改善される。しかも、
ハウジングにより電磁波を遮蔽できる。
【００５７】本発明は、流体の流量を外部の影響なしに
高速かつ高精度に測定制御でき、特に半導体の製造など
に用いて効果がある。
高速かつ高精度に測定制御でき、特に半導体の製造など
に用いて効果がある。
【図１】流量計の測定部を通過する流体の流れを示す
図。
図。
【図２】本発明実施例の流量センサを用いた質量流量計
の部分断面図。
の部分断面図。
【図３】図２に示した流量計の一部を拡大して示す図で
あり、流量センサのセンサ領域近傍を示す断面図。
あり、流量センサのセンサ領域近傍を示す断面図。
【図４】図２の線４−４に沿った断面図。
１０ 質量流量計 １２ ハウジング １４ 流体流入口 １６ 流体流出口 １９ バイパス流路 ２０ 流量センサ ２２ 細管 ２４、２６ 抵抗温度計 ３０ 成端ワイヤ ３２ コネクタ・パッド ３４ 内側ハウジング ３５ 端部品 ３６ プリント回路板 ３８ 外側ハウジング
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ダニエル・テイー・ムツド アメリカ合衆国90806カリフオルニア・ロ ングビーチ・パサデナアベニユー2053番地 (72)発明者 ハミド・サガツチ アメリカ合衆国92667カリフオルニア・オ レンジ・ロビンフツドプレース2598番地
Claims (33)
- 【請求項１】 細管内を流れる流体によって生じる温度
分布によりその細管内の流量を求める流量センサにおい
て、 前記細管には熱拡散性のセンサ領域が設けられ、 このセンサ領域に熱的に接して設けられた第一の抵抗温
度計と、この第一の抵抗温度計から離れた位置に前記セ
ンサ領域に熱的に接して設けられた第二の抵抗温度計と
を備え、 前記第一の抵抗温度計と前記第二の抵抗温度計とにはそ
れぞれ、その終端部を電気ブリッジ回路に接続する手段
を含むことを特徴とする流量センサ。 - 【請求項２】 センサ領域はその熱拡散率が１×１０-4
ｍ2／ｓｅｃないし２×１０-4ｍ2 ／ｓｅｃである請求
項１記載の流量センサ。 - 【請求項３】 センサ領域は銅、金、アルミニウムおよ
び銀からなる群より選択された一以上の金属により形成
された請求項１記載の流量センサ。 - 【請求項４】 センサ領域は金で形成された請求項３記
載の流量センサ。 - 【請求項５】 センサ領域は電気的絶縁材料で被覆さ
れ、第一の抵抗温度計および第二の抵抗温度計は細い非
絶縁ワイヤにより一層巻きに形成された請求項１記載の
流量センサ。 - 【請求項６】 センサ領域は細管の外側表面が熱拡散性
材料で被覆された請求項１記載の流量センサ。 - 【請求項７】 熱拡散性材料は熱拡散率が１×１０-4ｍ
2 ／ｓｅｃないし２×１０-4ｍ2 ／ｓｅｃの材料である
請求項６記載の流量センサ。 - 【請求項８】 熱拡散性材料は銅、金、アルミニウムお
よび銀からなる群より選択された一以上の金属を含む請
求項６記載の流量センサ。 - 【請求項９】 熱拡散性材料は金である請求項８記載の
流量センサ。 - 【請求項１０】 センサ領域は電気的絶縁材料で被覆さ
れ、第一の抵抗温度計および第二の抵抗温度計は細い非
絶縁ワイヤにより一層巻きに形成された請求項６記載の
流量センサ。 - 【請求項１１】 細管内を流れる流体によって生じる温
度分布によりその細管内の流量を求める流量センサにお
いて、 前記細管にはその外側表面を電気的絶縁材料で被覆した
センサ領域が設けられ、 このセンサ領域に熱的に接してその領域の外側表面に細
い非絶縁ワイヤにより一層巻きに形成された第一の抵抗
温度計と、この第一の抵抗温度計から離れた位置に、前
記センサ領域に熱的に接してその領域の外側表面に細い
絶縁ワイヤにより一層巻きに形成された第二の抵抗温度
計とを備え、 前記第一の抵抗温度計と前記第二の抵抗温度計とにはそ
れぞれ、その終端部を電気ブリッジ回路に接続する手段
を含むことを特徴とする流量センサ。 - 【請求項１２】 ワイヤの直径は０．０００３ないし
０．０００５インチである請求項５、１０または１１記
載の流量センサ。 - 【請求項１３】 ワイヤの直径はほぼ０．０００４イン
チである請求項１２記載の流量センサ。 - 【請求項１４】 第一の抵抗温度計と第二の抵抗温度計
とはそれぞれの巻きの軸の方向の長さが０．０６０ない
し０．２００インチである請求項５、１０または１１記
載の流量センサ。 - 【請求項１５】 第一の抵抗温度計および第二の抵抗温
度計の軸方向の長さはほぼ０．１５０インチである請求
項１４記載の流量センサ。 - 【請求項１６】 第一の抵抗温度計と第二の抵抗温度計
との軸方向の間隔は０．０１５ないし０．０６０インチ
である請求項５、１０または１１記載の流量センサ。 - 【請求項１７】 第一の抵抗温度計と第二の抵抗温度計
との軸方向の間隔はほぼ０．０３０インチである請求項
１６記載の流量センサ。 - 【請求項１８】 第一の抵抗温度計と第二の抵抗温度計
とはセンサ領域のまわりに同一方向に巻かれた請求項
５、１０または１１記載の流量センサ。 - 【請求項１９】 第一の抵抗温度計および第二の抵抗温
度計は実質的に同一の抵抗値をもち、その抵抗値は３０
０ないし５００Ωである請求項５、１０または１１記載
の流量センサ。 - 【請求項２０】 接続する手段は、絶縁されていないワ
イヤを細管に十分に小さい間隔で十分な長さに巻いて形
成された接続パッドを含む請求項５、１０または１１記
載の流量センサ。 - 【請求項２１】 電気的絶縁材料はポリアミドを含む請
求項５、１０または１１記載の流量センサ。 - 【請求項２２】 センサ領域から半径方向に間隔をあけ
た近傍には導電性のある熱拡散性材料で形成された内側
ハウジングをさらに備え、 この内側ハウジングは前記センサ領域の終端部近傍で前
記細管に電気的に接続された請求項１、５、１０または
１１記載の流量センサ。 - 【請求項２３】 内側ハウジングは銅、銀、アルミニウ
ムおよび金からなる群より選ばれた一以上の金属で形成
された請求項２２記載の流量センサ。 - 【請求項２４】 内側ハウジングは、細管のセンサ領域
から半径方向に０．０２０ないし０．０８０インチの間
隔をあけて配置された請求項２２記載の流量センサ。 - 【請求項２５】 内側ハウジングから半径方向に間隔を
あけた近傍に、導電性のある熱拡散性材料で形成された
外側ハウジングをさらに備えた請求項２２記載の流量セ
ンサ。 - 【請求項２６】 外側ハウジングは銅、銀、アルミニウ
ムおよび金からなる群より選ばれた一以上の金属で形成
された請求項２５記載の流量センサ。 - 【請求項２７】 外側ハウジングは、内側ハウジングか
ら半径方向に０．０２０ないし０．０８０インチの間隔
をあけて配置された請求項２５記載の流量センサ。 - 【請求項２８】 内側ハウジングおよび外側ハウジング
を接地し、この外側ハウジングが取り付けられるプリン
ト回路板をさらに備えた請求項２５記載の流量センサ。 - 【請求項２９】 細管内を流れる流体によって生じる温
度分布によりその細管内の流量を求める流量センサにお
いて、 前記細管にはセンサ領域が設けられ、 このセンサ領域に熱的に接して設けられた第一の抵抗温
度計と、 この第一の抵抗温度計から離れた位置に前記センサ領域
に熱的に接して設けられた第二の抵抗温度計と、 前記第一の抵抗温度計と前記第二の抵抗温度計とのそれ
ぞれの終端部を電気的ブリッジ回路に接続する手段と、 前記センサ領域から半径方向に間隔をあけた近傍に、導
電性のある熱拡散性材料で形成され、前記センサ領域の
終端部近傍で前記細管に電気的に接続された内側ハウジ
ングとを備えたことを特徴とする流量センサ。 - 【請求項３０】内側ハウジングから半径方向に間隔をあ
けた近傍に、導電性のある熱拡散性材料で形成された外
側ハウジングをさらに備えた請求項２９記載の流量セン
サ。 - 【請求項３１】 外側ハウジングは銅、銀、アルミニウ
ムおよび金からなる群より選ばれた一以上の金属で形成
された請求項３０記載の流量センサ。 - 【請求項３２】 外側ハウジングは、内側ハンジングか
ら半径方向に０．０２０ないし０．０８０インチの間隔
をあけて配置された請求項３０記載の流量センサ。 - 【請求項３３】 内側ハウジングおよび外側ハウジング
を接地し、この外側ハウジングが取り付けられるプリン
ト回路板をさらに備えた請求項３０記載の流量センサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/638463 | 1991-01-04 | ||
| US07/638,463 US5259243A (en) | 1991-01-04 | 1991-01-04 | Flow sensor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133780A true JPH05133780A (ja) | 1993-05-28 |
Family
ID=24560138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3224388A Pending JPH05133780A (ja) | 1991-01-04 | 1991-09-04 | 流量センサ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5259243A (ja) |
| JP (1) | JPH05133780A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160098262A (ko) * | 2013-12-17 | 2016-08-18 | 버킨 비.브이. | 열식 유량계 |
Families Citing this family (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3229168B2 (ja) * | 1995-06-14 | 2001-11-12 | 日本エム・ケー・エス株式会社 | 流量検出装置 |
| US5693880A (en) * | 1996-06-14 | 1997-12-02 | Mks Instruments, Inc. | Heater with tapered heater density function for use with mass flowmeter |
| US6244293B1 (en) | 1997-07-15 | 2001-06-12 | Faramarz Azima | Fluid mass flow controller device and method |
| AU1098899A (en) * | 1997-10-17 | 1999-05-10 | Faramarz Frank Azima | Mass flow controller and related methods |
| US6062077A (en) * | 1997-10-17 | 2000-05-16 | Azima; Faramarz | Techniques for making and using a sensing assembly for a mass flow controller |
| DE10003436B4 (de) * | 1999-02-18 | 2009-08-13 | Ifm Electronic Gmbh | Wärmeübergangskontroll- und/oder -meßgerät |
| US6446504B1 (en) | 2000-03-30 | 2002-09-10 | Mks Instruments, Inc. | Constant temperature gradient differential thermal mass flow sensor |
| US7331224B2 (en) * | 2004-12-07 | 2008-02-19 | Honeywell International Inc. | Tilt-insensitive flow sensor |
| US8682149B2 (en) * | 2009-11-19 | 2014-03-25 | Gaumer Company, Inc. | Flow measurement with electric heaters |
| US9958302B2 (en) | 2011-08-20 | 2018-05-01 | Reno Technologies, Inc. | Flow control system, method, and apparatus |
| US9188989B1 (en) | 2011-08-20 | 2015-11-17 | Daniel T. Mudd | Flow node to deliver process gas using a remote pressure measurement device |
| WO2014040002A2 (en) | 2012-09-10 | 2014-03-13 | Mudd Daniel T | Pressure based mass flow controller |
| DE102014101792A1 (de) * | 2014-02-13 | 2015-08-13 | Aixtron Se | Vorrichtung zum Bestimmen des Massenflusses eines Gases beziehungsweise Gasgemisches mit ineinandergeschachtelten rohrförmigen Filamentanordnungen |
| GB2533936B (en) | 2015-01-07 | 2017-10-25 | Homeserve Plc | Flow detection device |
| GB201501935D0 (en) | 2015-02-05 | 2015-03-25 | Tooms Moore Consulting Ltd And Trow Consulting Ltd | Water flow analysis |
| US11144075B2 (en) | 2016-06-30 | 2021-10-12 | Ichor Systems, Inc. | Flow control system, method, and apparatus |
| US10679880B2 (en) | 2016-09-27 | 2020-06-09 | Ichor Systems, Inc. | Method of achieving improved transient response in apparatus for controlling flow and system for accomplishing same |
| US10838437B2 (en) | 2018-02-22 | 2020-11-17 | Ichor Systems, Inc. | Apparatus for splitting flow of process gas and method of operating same |
| US10303189B2 (en) | 2016-06-30 | 2019-05-28 | Reno Technologies, Inc. | Flow control system, method, and apparatus |
| US10663337B2 (en) | 2016-12-30 | 2020-05-26 | Ichor Systems, Inc. | Apparatus for controlling flow and method of calibrating same |
| US10409295B2 (en) * | 2016-12-31 | 2019-09-10 | Applied Materials, Inc. | Methods and apparatus for enhanced flow detection repeatability of thermal-based mass flow controllers (MFCS) |
| JP2021131323A (ja) * | 2020-02-20 | 2021-09-09 | サーパス工業株式会社 | 流量計および流量計の製造方法 |
| US11899477B2 (en) | 2021-03-03 | 2024-02-13 | Ichor Systems, Inc. | Fluid flow control system comprising a manifold assembly |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5412766A (en) * | 1977-06-29 | 1979-01-30 | Toshiba Corp | Hot-wire flow meter |
| JPS63133020A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | Nippon Tairan Kk | 質量流量センサ |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2525197A (en) * | 1944-11-30 | 1950-10-10 | Jesse W Beams | Thermal flowmeter |
| NL83702C (ja) * | 1946-05-21 | 1900-01-01 | ||
| US2594613A (en) * | 1947-07-01 | 1952-04-29 | Mergenthaler Linotype Gmbh | Pot mouthpiece wiper |
| US2832018A (en) * | 1951-10-25 | 1958-04-22 | John H Laub | Servo system or the like |
| US3650151A (en) * | 1970-11-18 | 1972-03-21 | Tylan Corp | Fluid flow measuring system |
| JPS5681421A (en) * | 1979-12-06 | 1981-07-03 | Hajime Kano | Thermal type flowmeter |
| US4519246A (en) * | 1981-12-21 | 1985-05-28 | Advanced Semiconductor Materials International, N.V. | Improved flow meter |
| US4686856A (en) * | 1983-02-28 | 1987-08-18 | Vavra Randall J | Mass flow meter |
| DE3485381D1 (de) * | 1983-05-18 | 1992-02-06 | Bronkhorst High Tech Bv | Durchflussmessgeraet. |
-
1991
- 1991-01-04 US US07/638,463 patent/US5259243A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-04 JP JP3224388A patent/JPH05133780A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5412766A (en) * | 1977-06-29 | 1979-01-30 | Toshiba Corp | Hot-wire flow meter |
| JPS63133020A (ja) * | 1986-11-25 | 1988-06-04 | Nippon Tairan Kk | 質量流量センサ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160098262A (ko) * | 2013-12-17 | 2016-08-18 | 버킨 비.브이. | 열식 유량계 |
| JP2016540988A (ja) * | 2013-12-17 | 2016-12-28 | ベルキン ビーブイＢｅｒｋｉｎ Ｂ．Ｖ． | 熱式流量計 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5259243A (en) | 1993-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH05133780A (ja) | 流量センサ | |
| RU2290610C2 (ru) | Массовый расходомер с датчиками температуры | |
| JP3364115B2 (ja) | 感熱式流量検出素子 | |
| KR100825998B1 (ko) | 유입 에어 스트림의 속도 및 각도 방향을 측정하기 위한마이크로센서 | |
| EP0106455B1 (en) | Mass airflow sensor | |
| KR940000140B1 (ko) | 열식 유량계 | |
| JPH1068646A (ja) | 流体熱質量流量センサー | |
| US6945106B2 (en) | Mass flowmeter | |
| EP1477779B1 (en) | Mass flowmeter | |
| JP2791828B2 (ja) | 熱式質量流量計 | |
| JP3240733B2 (ja) | 熱式空気流量計 | |
| JP4537067B2 (ja) | 質量流量制御装置の熱管理のための装置及び方法 | |
| JPH10213470A (ja) | 薄膜式抵抗体及びその製造方法、流量センサ、湿度センサ、ガスセンサ、温度センサ | |
| JP3460749B2 (ja) | 検出装置 | |
| US7469583B2 (en) | Flow sensor | |
| JPH1038652A (ja) | 熱式質量流量計 | |
| JP2005514614A (ja) | 熱質量流量センサにおける熱放散のための装置及び方法 | |
| JPH08146026A (ja) | サーミスタ流速センサーおよび液体用流量センサー | |
| JPH0663804B2 (ja) | 質量流量センサ | |
| JP2001153707A (ja) | フローセンサ | |
| JP3423083B2 (ja) | 流量計センサ | |
| TWI243237B (en) | Mass flow meter with chip-type sensors | |
| JPH0222516A (ja) | フローセンサ | |
| JPS60125534A (ja) | 表面温度センサ | |
| JP2000088622A (ja) | 流量センサー |